Delič napätia vám pomáha rozdeliť jedno napätie na menšie časti pomocou rezistorov. Obvody deličov napätia môžete použiť na získanie rôznych napätí z jedného zdroja napájania. Predstavte si dva rezistory zapojené do série. Ak skontrolujete napätie na jednom rezistore, získate iba časť celkového napätia. Toto jednoduché nastavenie vám umožňuje napájať senzory alebo inú elektroniku, ktorá potrebuje nižšie napätie.
Obvody rozdeľovača napätia
Definícia
Obvody deličov napätia pomáhajú rozdeliť napätie na menšie množstvá. Tieto obvody použiť rezistory na vytvorenie rôznych napätí z jedného zdroja energie. Rezistory zapojte do radu, aby ste zostavili obvod. Napätie na každom rezistore klesá. Napätie môžete kontrolovať na rôznych miestach v obvode. Týmto spôsobom získate napätie potrebné pre senzory alebo inú elektroniku.
Základná funkcia
Obvody deličov napätia rozdeľujú celkové napätie medzi rezistory. Rezistory sa zapájajú do série alebo linky. Napätie sa rozdeľuje v závislosti od hodnoty každého rezistora. Ak chcete dosiahnuť nižšie napätie, merajte iba na jednom rezistore. Výstupné napätie môžete zmeniť výberom rôznych hodnôt rezistorov. Vďaka tomu sú obvody deličov napätia užitočné pre... veľa elektronických projektov.
Tip: Obvody deliča napätia môžu napájať zariadenia, ktoré potrebujú menšie napätie ako vaše hlavné napájanie.
Jednoduchý príklad
Tu je jednoduchý príklad. Máte batériu, ktorá dáva 9 voltov. Pre senzor potrebujete iba 3 volty. Na vytvorenie deliča napätia môžete použiť dva rezistory. Ak sú oba rezistory rovnaké, napätie sa rozdelí rovnomerne. Každý rezistor dostane 4.5 voltu. Ak je jeden rezistor väčší, dostane vyššie napätie.
Tu je jednoduchý diagram:
[Battery]---[R1]---[R2]---[Ground]
| |
Vout 0V
R1 a R2 sú oba rezistory.
Vout je napätie, ktoré kontrolujete na R2.
Napätie batérie sa rozdelí medzi R1 a R2.
Tento obvod môžete použiť na dosiahnutie požadovaného napätia. Skúste použiť rôzne hodnoty rezistorov, aby ste videli, ako sa napätie mení. Obvody deličov napätia vám umožňujú ovládať napätie vo vašich projektoch.
Pokles napätia a výpočet
Ohmov zákon
Na pochopenie úbytku napätia v obvode deliča napätia môžete použiť Ohmov zákon. Ohmov zákon hovorí, že napätie sa rovná prúdu vynásobenému odporom. Ak máte v obvode rezistor, úbytok napätia na ňom závisí od prúdu a hodnoty rezistora. Rovnicu môžete zapísať takto:
V = I × R
Ak poznáte vstupné napätie a hodnoty odporu, môžete nájsť prúd. Prúd zostáva rovnaký cez každý rezistor v sériovom obvode. Na nájdenie úbytku napätia pre každý rezistor môžete použiť Ohmov zákon.
Poznámka: Ohmov zákon vám pomôže predpovedať, aké napätie dostane každý rezistor vo vašom deliči napätia.
Kirchoffov zákon
Kirchoffov zákon o napätí vám pomôže pochopiť, ako sa napätie v obvode rozdeľuje. Tento zákon hovorí, že celkové napätie okolo uzavretej slučky sa rovná nule. Ak sčítate všetky úbytky napätia v sériovom obvode, rovnajú sa vstupnému napätiu. Kirchoffov zákon o napätí môžete použiť na kontrolu svojej práce pri zostavovaní deliča napätia.
Napríklad, ak máte v obvode dva rezistory a vstupné napätie, súčet úbytku napätia na každom rezistore sa rovná vstupnému napätiu. To vám pomôže uistiť sa, že vaše rovnice deliča napätia sú správne.
Kľúčové rovnice
Na výpočet výstupného napätia v deliči napätia musíte použiť správnu rovnicu. Základná rovnica pre jednoduchý delič napätia s dvoma rezistormi vyzerá takto:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))
Vin je vstupné napätie.
Vout je výstupné napätie.
R1 je prvý rezistor.
R2 je druhý rezistor.
Táto rovnica ukazuje, ako pomery úbytku napätia závisia od hodnôt rezistorov. Výstup môžete zmeniť výberom rôznych rezistorov. Ak chcete vypočítať prúd v obvode, použite túto rovnicu:
I = Vin / (R1 + R2)
Tieto rovnice môžete použiť na návrh vlastného obvodu deliča napätia.
symbol | Význam |
|---|---|
víno | Vstupné napätie |
vout | výstupné napätie |
R1 | Prvý odpor |
R2 | Druhý rezistor |
I | prúd |
Vzorový výpočet
Skúsme príklad. Chcete získať výstupné napätie 3 volty zo vstupného napätia 5 voltov. V obvode použijete dva rezistory. R1 má odpor 2 kΩ. R2 má odpor 3 kΩ.
Napíšte rovnicu deliča napätia:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))Vložte hodnoty:
Vout = 5 × (3 / (2 + 3)) Vout = 5 × (3 / 5) Vout = 5 × 0.6 Vout = 3 volts
Výstupné napätie je 3 volty. Pomer úbytku napätia pre R1 a R2 je 2:3. Úbytok napätia na R1 je 2 volty. Úbytok napätia na R2 je 3 volty. Celkový úbytok napätia sa rovná vstupnému napätiu.
Prúd v obvode môžete nájsť aj takto:
I = Vin / (R1 + R2)
I = 5 / (2 + 3)
I = 5 / 5
I = 1 mA
Tip: Vždy skontrolujte, či sa súčet úbytku napätia na každom rezistore rovná vstupnému napätiu. Vďaka tomu bude váš obvod bezpečný a funkčný.
Tieto rovnice môžete použiť na návrh obvodov deličov napätia pre senzory, LED diódy alebo inú elektroniku. Skúste zmeniť hodnoty rezistorov, aby ste videli, ako sa mení výstupné napätie. Uvidíte, ako úbytky napätia ovplyvňujú výstup.
Praktické využitie deličov napätia
10% Pravidlá
Pri práci s obvodmi deličov napätia je potrebné myslieť na pravidlo 10 %. Toto pravidlo vám pomôže zabezpečiť, aby vaše obvodu vám poskytne požadované napätie. Pravidlo 10 % hovorí, že záťaž pripojená k vášmu deliču napätia by mala odoberať menej ako 10 % prúdu, ktorý preteká deličom. Ak budete toto pravidlo dodržiavať, udržíte výstupné napätie stabilné. Vyhnete sa tak veľkým zmenám napätia pri pripájaní zariadenia.
Tip: Vždy skontrolujte pomer prúdu medzi záťažou a deličom. Takto zaistíte presnosť napätia.
Účinky zaťaženia
K efektom zaťaženia dochádza, keď pripojíte zariadenie k deliču napätia. Zariadenie sa správa ako ďalší rezistor v obvode. Tento dodatočný rezistor mení celkový odpor a pomer napätia. Ak záťaž odoberá príliš veľa prúdu, výstupné napätie klesne. Tento problém sa vyskytuje v mnohých projektoch návrhu obvodov. Aby ste sa vyhli efektom zaťaženia, musíte... vybrať hodnoty rezistorov ktoré udržiavajú napätie blízko vášho cieľa.
Tu je stručná tabuľka, ktorá ukazuje, ako efekty načítania menia výstup:
Odolnosť proti zaťaženiu | Výstupné napätie | Zmena pomeru |
|---|---|---|
vysoký | Zostáva stabilný | malý |
Nízky | Kvapky | veľký |
Príklad dizajnu
Pozrime sa na príklad návrhu, ktorý používa pravidlo 10 %. Chcete získať 5 voltov z 12-voltového zdroja pre senzor. Váš senzor potrebuje 1 mA. Návrh obvodu začnete výberom prúdu pre delič. Ak chcete, aby prúd deliča bol aspoň 10 mA, pomer záťažového prúdu k prúdu deliča je 1:10. Na nájdenie hodnôt rezistorov použijete rovnicu deliča napätia. Napätie skontrolujete s pripojeným senzorom. Ak napätie zostane blízko 5 voltov, váš návrh funguje. Ak nie, upravíte hodnoty rezistorov a postup zopakujete.
Pamätajte: Dobrý návrh obvodu vždy kontroluje vplyvy zaťaženia a používa správny pomer pre stabilné napätie.
Vidíte praktické využitie deličov napätia v obvodoch senzorov, ovládaní zvuku a vstupoch mikrokontrolérov. Keď dodržiavate pravidlo 10 %, váš obvod deliča napätia je spoľahlivejší. Použijete správny pomer a kroky návrhu, aby ste udržali stabilné napätie v reálnych projektoch.
Zložitosti obvodov deliča napätia
Napäťový rebrík
Napäťový rebrík si môžete zostaviť zapojením niekoľkých rezistorov za sebou. Táto štruktúra vyzerá ako priečky rebríka. Každý rezistor slúži ako schodík. Jeden koniec rebríka pripojíte k zdroju napätia a druhý koniec k zemi. Napätie na každom schodíku mierne klesá. Toto nastavenie vám pomôže získať mnoho rôznych úrovní napätia z jedného zdroja.
Napäťový rebrík vám poskytuje viac než len dve napätia. Môžete sa pripojiť k obvodu v každom uzle medzi rezistormi. Každý odbočkový bod vám poskytuje iné napätie. Vďaka tomu je napäťový rebrík užitočný v mnohých projektoch. Často sa s tým stretávame v analógovo-digitálnych prevodníkoch alebo... obvody senzorovStabilita každého napäťového kroku závisí od zvolených hodnôt rezistorov.
Tip: Pre dosiahnutie rovnomerných napäťových stupňov vo vašom rebríku použite rezistory s rovnakou hodnotou.
Výpočet uzlov
Napätie v každom uzle napäťového rebríčka môžete nájsť pomocou jednoduchých matematických výpočtov. Začnite spočítaním celkového počtu rezistorov. Ak použijete rezistory s rovnakou hodnotou, napätie v každom uzle rovnomerne klesne. Napríklad, ak máte štyri rezistory a 12-voltový zdroj, každý krok klesne o 3 volty.
Tu je rýchly spôsob výpočtu napätia uzlov:
Spočítajte celkový počet rezistorov (N).
Vydeľte celkové napätie číslom N, aby ste získali úbytok napätia na rezistor.
Vynásobte pokles počtom krokov od zeme k vášmu uzlu.
Tu je tabuľka pre štvorstupňový rebrík s 12-voltovým zdrojom:
Uzol | Napätie (V) |
|---|---|
0 | 0 |
1 | 3 |
2 | 6 |
3 | 9 |
4 | 12 |
Túto metódu môžete použiť pre akýkoľvek napäťový rebrík. Pomôže vám to navrhnúť obvody so stabilnými úrovňami napätia v každom uzle. Zložitosti... obvody deliča napätia stane sa to jasným, keď uvidíte, ako každý krok ovplyvňuje stabilitu a výstup vášho obvodu.
Naučili ste sa, ako obvody deličov napätia vytvárajú rôzne napätia. Naučili ste sa tiež používať matematiku na výpočet napätia a prúdu. Výber správnych hodnôt rezistorov pomáha udržiavať stabilné napätie. Vďaka tomu váš obvod funguje lepšie. Skúste si vyrobiť vlastný delič napätia alebo napäťový rebrík.
Použite rôzne hodnoty rezistorov, aby ste zistili, čo sa stane.
Skontrolujte napätie na každom mieste vo vašom obvode.
Ak sa chcete dozvedieť viac, vyskúšajte online simulátory obvodov alebo praktické súpravy.
Často kladené otázky
Čo je to delič napätia a prečo sa používa?
Delič napätia rozdeľuje napätie na menšie časti. Používa sa na napájanie vecí, ktoré potrebujú nižšie napätiePomáha vám vytvárať rôzne napätia pre senzory alebo mikrokontroléry.
Ako si vyberiete hodnoty rezistorov pre delič napätia?
Vyberte si hodnoty rezistorov tak, aby ste dosiahli požadované napätie. Použite rovnicu deliča napätia. Vyskúšajte rôzne páry rezistorov, kým nezískate správne napätie. Takto si môžete nastaviť napätie pre svoj projekt.
Môže delič napätia napájať veľké záťaže?
Nepoužívajte delič napätia pre veľké zaťaženia. Výstupné napätie klesne, ak záťaž spotrebuje príliš veľa prúdu. Vždy skontrolujte záťaž a dodržiavajte pravidlo 10 %. Vďaka tomu bude delič napätia správne fungovať.
Prečo sa výstup mení, keď pripojíte zariadenie k deliču napätia?
Pripojením zariadenia sa do obvodu pridá ďalší rezistor. Tým sa zmení celkový odpor a výstupné napätie. Pomery úbytku napätia vám pomôžu odhadnúť, čo sa stane pri rôznych záťažiach.
Kde v reálnom živote vidíte obvody deličov napätia?
Vidíte obvody deličov napätia v obvodoch senzorov a ovládaní zvuku. Nachádzajú sa aj vo vstupoch mikrokontroléra. Tieto obvody vám pomôžu získať správne napätie pre každú súčiastku. Deliče napätia sa používajú v mnohých elektronických projektoch.
